基于DDS芯片AD9850的信号源设计介绍

基于DDS芯片AD9850的信号源设计介绍

随着数字技术的飞速发展，高精度大动态范围数字/模拟(D/A)转换器的出现和广泛应用，用数字控制方法从一个标准参考频率源产生多个频率信号的技术，即直接数字合成(DDS)技术异军突起;其具有分辨率高、频率变换快、相位噪声低，信号纯度高等优点，因此，在雷达及通信等领域有着广泛的应用前景。文中介绍了一种高性能DDS芯片AD9850的基本原理和工作特点，阐述了如何利用此芯片设计一种频率在0~50kHz内变化、相位正交的信号源，给出了AD9850芯片和MCS51单片机的硬件接口和软件流程。

1.AD9850芯片介绍

AD9850是AD 公司生产的最高时钟为125MHz、采用先进的CMOS技术的直接频率合成器，主要由可编程DDS系统、高性能模数变换器(DAC)和高速比较器3部分构成，能实现全数字编程控制的频率合成，并具有时钟产生功能，其原理框图如图1所示。

图1 AD9850原理框图

AD9850的DDS系统包括相位累加器和正弦查找表，其中相位累加器由一个加法器和一个32位相位寄存器组成，相位寄存器的输出与外部相位控制字(5位)相加后作为正弦查找表的地址。正弦查找表实际上是一个相位/幅度转换表，它包含一个正弦波周期的数字幅度信息，每一个地址对应正弦波中0~3608范围的一个相位点。查找表把输入地址的相位信息映射成正弦波幅度信号，然后驱动10 bit的DA变换器，输出2个互补的电流，其幅度可通过外接电阻进行调节。AD9850还包括一个高速比较器，将DA变换器的输出经外部低通滤波器后接到此比较器上即可产生一个抖动很小的方波，这使得AD9850可以方便地用作时钟发生器。

AD9850包含40位频率/相位控制字，可通过并行或串行方式送入器件：并行方式指连续输入5次，每次同时输入8位(1个字节);串行方式则是在一个管脚完成40位串行数据流的输入。这40位控制字中有32位用于频率控制，5位用于相位控制，1位用于掉电( power down)控制，2位用于选择工作方式。

在并行输入方式下，通过8位总线DO~D7将外部控制字输入到寄存器，在 W_ CLK(字输入时钟)的上升沿装入第一个字节，并把指针指向下一个输入寄存器，连续5个W- CLK 的上升沿读入5个字节数据到输入寄存器后，W- CLK的边沿就不再起作用。然后在FQ-UD(频率更新时钟)上升沿到来时将这40位数据从输入寄存器装入到频率/相位寄存器，这时DDS输出频率和相位更新一次，同时把地址指针复位到第一个输入寄存器以等待下一次的频率/相位控制字输入。图2即为AD9850控制字并行输入时序。

图2 控制字并行输入时序